煤粉锅炉燃烧工况的数值模拟及其优化研究

以110MW 、四角切向喷射的煤粉动力锅炉为对象,借助CFX4．2软件,在α－250工作站对该型锅炉的均等配风、正宝塔配风及腰鼓配风等三种燃烧工况开展了数据模拟研究。研究发现：正宝塔配风及腰鼓配风工况较均等配风工况更易着火,但均等配风工况较之正宝搭配风及腰鼓配风工况可获得略高的烟气温度;在（煤粉锅炉的）浓相一次风（口）附近,炉膛1^#角、3^#角上着火距离略小于炉膛2^#角、4^#角处的着火距离。     

配风方式对四角切圆煤粉锅炉燃烧特性影响数值分析

借助CFD软件平台,利用Fluent对四角切圆煤粉锅炉炉内燃烧过程进行了三维稳态数值模拟,重点研究了二次风配风方式对炉内流动和燃烧过程的影响,探讨了不同配风方式下炉内流场、温度场、组分场的变化规律.结果表明:在均等配风、正宝塔配风、倒宝塔配风三种配风方式中,正宝塔配风为最佳配风方式.它不仅能保证炉内具有较好气流充满度和下二次风风速,利于煤粉与空气的混合与燃烧,减少炉渣中的可燃物含量,而且能够保证高温火焰位于燃烧区的中心位置,延长煤粉到炉膛出口的距离.研究结果对锅炉运行、设计和改造具有理论指导意义.     

火上风对400t/h煤粉锅炉内燃烧影响的数值模拟

建立了数学物理模型,对400 t/h全尺寸四角切圆煤粉锅炉内燃烧过程进行三维数值模拟。分析结果表明：火上风的喷入可以大幅度降低NOx排放值,当火上风风率达到20%时,NOx可减排21%,并且燃烧效率较高;对于NOx减排火上风喷口高度h最佳值为2 m。计算分析结果对火电厂、大型钢铁联合企业自备电厂等实际锅炉的燃烧调整具有较重要的指导意义。     

燃烧调整对330MW锅炉NO_x排放的影响

对燃煤锅炉Nox生成机理的三种类型分析的基础上,结合1018t/h锅炉的热力试验数据进行逐项影响因素研究。得出锅炉在进行燃烧调整过程中二次风箱与炉膛压差、配风方式、氧量、磨煤机组合运行方式等因素对NOx排放量的影响情况。在不影响锅炉效率的情况下,对燃烧进行调整优化,从而来达到减少NOx排放的目的。     

燃尽风对超超临界锅炉燃烧特性影响的数值模拟

对一台1000MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉进行数值模拟,研究了燃尽风比例对燃烧、NOx排放及传热特性的影响.采用化学渗透脱挥发分模型替代经验方法,预测煤粉挥发分析出过程中氮的释放量以及挥发分氮转化为HCN与NH3的比例.模拟结果与试验测量值符合较好,随着燃尽风比例增加,飞灰含碳量增加,煤粉燃尽率降低,NOx排放量(浓度)下降;但下炉膛出口烟气温度增加,导致大屏过热器挂渣倾向增加,较优的燃尽风比例为25.7%.     

正交网格下配风对四角切圆锅炉燃烧效率影响的数值模拟

在正交网格下考察了不同燃烧器布置方式对DG420／13．7-Ⅱ2型四角切圆锅炉空气动力场模拟的差异,对比试验结果表明,将燃烧器分为两半布置在四角处的两面壁面上是较为合适的布置方式．还开展了配风对该型锅炉和SG420／13．7-M419型锅炉燃烧效率影响的数值模拟和试验研究,计算的煤粉燃尽率与试验值比较符合,配风对两种型号锅炉燃烧效率的影响规律是一致的．研究结果表明,正宝塔配风可增加煤粉燃尽率,有利于提高锅炉燃烧效率;倒宝塔配风会显著降低煤粉燃尽率,降低锅炉燃烧效率;而均匀配风和缩腰配风则处于两者之间．     

煤粉锅炉卫燃带的数值模拟

以1025t／h4角切圆煤粉锅炉为研究对象,在炉膛燃烧器区段及折焰角下部附近分别敷设了不同的卫燃带,借助于Fluent软件对其开展数值模拟研究．研究结果表明,在其他结构参数相同的情况下,导热系数较小或较厚的卫燃带可以获得较好的稳燃效果;同时,锅炉负荷较大或者较大的卫燃带面积也可获得较好的稳燃效果．     

大功率中速米勒循环柴油机NO_x排放特性数值模拟

分别采用AVL Boost和Fire软件建立大功率中速柴油机整机及缸内仿真模型,并使用柴油机台架性能实验结果进行标定和验证,分析多种Miller正时、压缩比及喷油正时设计方案对柴油机燃烧和NOx排放的影响规律。研究结果表明:进气门关闭正时提前会使NOx排放下降且预混合燃烧部分放热率峰值升高;提高几何压缩比使Miller循环方案的预混合燃烧部分放热率峰值降低,NOx排放降低,燃油经济性提高,但会导致缸内爆压剧增;配合深度Miller正时和高压缩比,推迟喷油正时曲轴转角为2°,可在保持燃油经济性的前提下实现较低的NOx排放性。     

煤粉射流燃烧特征试验及数值模拟

对煤粉射流燃烧试验中的Ｏ２，ＣＯ与ＣＯ２的测量表明，煤粉射流最先着火的位置煤粉射半流宽度的中间，二次风的混入最初延缓了煤粉的燃烧，随后又促使煤粉激烈燃烧，数值模拟结果与试验结果符合，可以用来预测和分析煤燃烧过程。     

煤、气混烧锅炉燃用贫煤的数值模拟及影响分析

针对某型煤气混烧锅炉运行中由于煤质波动引起的过/再热器超温、飞灰可燃物含量及排烟温度过高等问题,进行不同煤质下高炉煤气掺烧数值模拟,并进行燃烧调整试验.结果表明,掺烧高炉煤气后炉内温度显著降低,烟气量增加,炉膛出口烟温升高,排烟温度升高,锅炉热效率降低.锅炉燃用贫瘦煤时,炉膛整体温度较低,掺烧高炉煤气不利于煤粉的燃尽,飞灰可燃物含量整体偏高,同时排烟温度较高,锅炉整体热效率较低.煤气混烧锅炉运行时应加强燃料管理,减小煤质波动,并根据煤质情况合理调整高炉煤气掺烧量.     

煤粉燃烧两相流的数值模拟

由于煤粉燃烧受热面区域的气固两相流场测量难度大,为预测煤粉燃烧炉内部流场与两相流浓度场分布规律,以FLUENT为平台,建立了煤粉燃烧炉模型,用PDF来定义燃料成分,气相湍流流动采用标准的k-ε方程模型,气相为无滑移边界条件。颗粒相采用随机轨道模型。利用有限差分法来离散微分方程,对控制方程的求解采用SIMPLE算法。得到了燃烧炉内部温度场,煤液化率的分布规律及煤粉的颗粒轨迹。揭示了挥发分释放与燃烧的过程,剖析了焦炭的燃烧机理,为煤粉在分解炉内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。模拟结果有助于煤粉炉改造和节能。     

S-CO2煤粉锅炉NOx超低排放设计与优化

为了实现超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环燃煤发电的NO_x超低排放,首先对一台1 000 MW级S-CO₂煤粉锅炉进行了热力系统分析与燃烧数值试验,以获得尾部烟道温度分布以及炉膛出口烟气特性;在此基础上,构建了NO_x超低排放设计方案,采用数值模拟与正交试验相结合的方法研究了结构参数对脱硝性能的影响规律,并对SCR脱硝系统的内部结构进行优化.结果表明,S-CO₂煤粉锅炉炉膛出口温度比传统水蒸气锅炉高,需将该锅炉的空气预热器分为2级,将SCR脱硝反应器置于2级空气预热器之间,SCR脱硝反应器前端的空气预热器吸热量为215.83 MW.催化剂上游结构对催化层入口速度偏差影响最大.优化后的脱硝系统第1层催化剂入口相对标准偏差系数为10.19%.     

增压锅炉烟气发生器燃烧过程中NOx的数值模拟

对增压锅炉烟气发生器设计结构方案的燃烧流场应用商业程序FLUENT进行了数值模拟.在NO生成模型中,考虑了"热力" NO及"瞬发" NO的生成,模拟了不同过量空气系数和不同负荷工况下的燃烧流场,分析了过量空气系数、压力、温度对燃烧室内NOx生成特性的影响.     

煤粉锅炉膜法富氧局部助燃技术

针对150 t/h煤粉动力锅炉存在结焦、热效率低及NOx排放浓度高等问题,在冷态动力场试验的基础上,借助计算机仿真技术,应用k-ε-g湍流燃烧模型及煤的双挥发反应热解模型对炉内流动及燃烧过程进行数值计算,开发局部富氧助燃技术,设计膜法富氧局部助燃系统,并将局部富氧助燃技术应用于煤粉锅炉的工业试验。实践结果表明:局部富氧助燃技术的应用,能有效地解决炉膛结焦和高温腐蚀问题;提高低负荷不投油稳燃能力;燃用贫煤时,可以在50%额定负荷下断油稳燃;大渣及飞灰可燃物含量降低,排烟热损失减少1.2%,锅炉实测热效率比常规运行方式下的热效率提高2.5%以上;锅炉NOx排放量在120~150 t/h负荷下为627~768 mg/m3。     

煤粉炉水冷壁结渣故障特征提取

以电站锅炉为对象,研究提取合适的炉内结渣故障特征参数。建立了考虑结渣的膜式水冷壁温度场的计算模型。计算结果表明背火侧鳍端温度受炉内结渣影响显著,并有较好的温度特性曲线,而受其他因素影响较小。因此,提出了以背火侧鳍端温度作为诊断炉内结渣严重程度的故障特征量。文中介绍了所建模型及其与试验数据的比较结果,分析了各个因素对鳍端温度的影响,为解决炉内结渣的诊断提供了一个良好的新途径。     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的数值模拟

炉顶煤气循环-氧气鼓风高炉炼铁新技术的工艺特点决定了煤粉在其回旋区内的燃烧条件与传统高炉相比将发生很大变化.本文建立了氧气高炉直吹管—风口—回旋区下部煤粉流动和燃烧的数学模型,研究了入口布置方式、氧含量、循环煤气温度以及H2 O和CO2含量对煤粉燃烧的影响.模拟结果表明：三种引入方式中,假想的循环煤气和氧气混合进入方式明显优于循环煤气和氧气单独进入方式.当氧的体积分数由80%增加到90%,相应的煤粉燃尽率由87.525%提高到93.402%.循环煤气温度对煤粉燃尽率的影响并不显著.循环煤气中H2 O和CO2的体积分数提高5%,风口轴线上气体的最高温度分别降低124 K和113 K.     

煤改低浓度煤层气锅炉的燃烧及NOx排放特性

将燃煤链条炉改烧低浓度煤层气,运用数值模拟方法并结合实验对改造后的低浓度煤层气锅炉炉膛内的流动、燃烧及NOx排放特性进行了研究。结果表明,速度约在炉膛轴向距喷口0.5 m处达到最大值,在炉膛宽度方向-0.4 m相似文献   

粉煤燃烧过程中锅炉碳化硅质卫燃带结渣特性

采用光学显微镜和X射线衍射等方法对煤粉气流燃烧过程在碳化硅质卫燃带上的渣样进行测试,并对渣样的形貌及结晶特性、渣样成分与碳化硅之间的高温烧结特性进行分析.研究结果表明:煤粉气流焦炭颗粒着火燃烧时释放出的CO使碳化硅质卫燃带表面凝聚的SiO2增加,增强了熔融煤灰与卫燃带之间的粘结作用;碳化硅质卫燃带中的Cr2O3和煤灰中的Fe2O3,CaO和TiO2等晶核剂在煤粉燃烧过程中对碳化硅质卫燃带上的灰渣结晶程度的影响不明显,A12O3对碳化硅质卫燃带上熔融煤灰冷却过程的成核结晶起显著作用;灰渣的结晶度较好地反映了灰渣与碳化硅质卫燃带粘结作用,在燃烧最旺盛的区域,煤样I灰渣的结晶度达到最小,约为23%,煤样II灰渣的结晶度则达到最大,约为58%.